1、9瀝青材料瀝青材料是由一些極其復雜的高分子碳氫化合物和這些碳氫化合物的非金屬（氧、硫、氮）衍生物所組成的黑色或黑褐色的固體、半固體或液體的混合物，憎水性材料，結構致 密，幾乎完全不溶于水、不吸水，具有良好的防水性，因此廣泛用于土木工程的防水、防 潮和防滲；瀝青屬于有機膠凝材料，與砂、石等礦質混合料具有非常好的粘結能力，所制得的瀝青混凝土是現代道路工程最重要的路面材料。地瀝青瀝青焦油瀝青石油瀝青的組成與結構1 .元素組成石油瀝青是由多種碳氫化合物及非金屬（氧、硫、氮）衍生物組成的混合物，其元素 組成主要是碳（80%87%）、氫（10%15%）;其余是非燒元素，如氧、硫、氮等（ 3%）; 此外，還

2、含有一些微量的金屬元素。2 .組分組成通常將瀝青分離為化學性質相近、與其工程性能有一定聯系的幾個化學成分組，這些 組就稱為“組分”。我國現行規程中有三組分分析法和四組分兩種分析法兩種。石油瀝青的三組分分析法將石油瀝青分離為油分、樹脂和瀝青質三個組分。1）油分 為淡黃色透明液體，賦予瀝青流動性，油分含量的多少直接影響著瀝青的柔 軟性、抗裂性及施工難度。我國國產瀝青在油分中往往含有蠟，在分析時還應將油、蠟分 離。蠟的存在會使瀝青材料在高溫時變軟，產生流淌現象；在低溫時會使瀝青變得脆硬， 從而造成開裂。由于蠟是有害成分，故常采用脫蠟的方法以改善瀝青的性能。2）樹脂 為紅褐色粘稠半固體，溫度敏感性高，

3、熔點低于100C,包括中性樹脂和酸性樹脂。中性樹脂使瀝青具有一定塑性、可流動性和粘結性，其含量增加，瀝青的粘結力 和延伸性增加；酸性樹脂含量不多，但活性大，可以改善瀝青與其它材料的浸潤性、提高 瀝青的可乳化性。3）瀝青質 為深褐色固體微粒，加熱不熔化，它決定著瀝青的粘結力、粘度和溫度穩 定性，以及瀝青的硬度、軟化點等。瀝青質含量增加時，瀝青的粘度和粘結力增加，硬度 和溫度穩定性提高。石油瀝青的技術性質1、粘滯性粘滯性是反映瀝青材料內部阻礙其相對流動的一種特性。各種石油瀝青粘滯性的變化 范圍很大，與瀝青組分和溫度有關。粘度是反映瀝青粘滯性的指標，是瀝青最重要的技術 性質指標之一，是瀝青等級（標號

4、）劃分的主要依據。測定瀝青相對粘度的主要方法有標 準粘度計法和針入度法。1）標準粘度計法該法適用于液體石油瀝青、較稀的石油瀝青、煤瀝青、乳化瀝青等的粘度測定。標準 粘度是在規定溫度（20c、25c、30c或60c）條件下，規定直徑（3mm、4mm、5mm或 10mm）的孔口流出50cm3瀝青所需的時間秒數，常用符號“ CdT ”表示，其中t為試樣溫 度、d為流孔直徑、T為流出50cm3瀝青所需的時間。按上述方法，在相同溫度和相同流孔 的條件下，流出時間越長，表示瀝青粘度越大。2）針入度法該法適用于粘稠（固體、半固體）石油瀝青的粘度測定。在規定溫度25c下，以規定重量100g的標準針、經歷規定時

5、間5s貫入試樣中的深度（以l/10mm為單位）來表示， 符號為P（25C, 100g,5s）。針入度值反映了瀝青抵抗剪切變形的能力， 具值越大，表示瀝青越軟、 粘度越小。2、感溫性感溫性是指瀝青的粘滯性和塑性隨著溫度升降而變化的性能。當溫度升高時，瀝青由 固態或半固態逐漸軟化，發生象液體一樣的粘性流動，稱為粘滯流動狀態；與此相反，當 溫度降低時，瀝青又逐漸由粘流態凝固為固態、甚至變硬變脆。工程要求瀝青隨著溫度變 化而產生的粘滯性及塑性變化的幅度應較小，即感溫性應較小。建筑工程中直選用溫度敏 感性較小的瀝青。評價瀝青感溫性的指標很多，常用的是軟化點和針入度指數。（1）軟化點我國現行試驗法是采用環

6、與球法軟化點。 將瀝青試樣注于內徑為18.9mm的銅環中，環 上置一重3.5g的鋼球，在規定的加熱速度（5C/min）下進行加熱，瀝青試樣逐漸軟化，直 至在鋼球自重作用下，使瀝青下墜 25.4mm時的溫度稱為軟化點，符號為 Tr&b。軟化點越 低，表明瀝青在高溫下的體積穩定性和承受荷載的能力越差。（2）針入度指數僅憑軟化點來反應瀝青性能隨溫度變化的規律并不全面，目前用來反映瀝青感溫性的 常用指標是針入度指數（PI）,按下式計算確定。PI 二301 50lg800 -lgP25C,100g,5s)一0ITr&b -25J式中 P（255 100g, 5s）在25C、100g、5s

7、條件下測定的針入度伯：（1/10mm）;Tr&b 環球法測定的軟化點（C）。瀝青針入度指數的范圍是-1020。針入度指數不僅可以用來評價瀝青的感溫性，同時 也可以來判斷瀝青的膠體結構：當 PI< 2時，瀝青屬于溶膠型結構；當PI>2時，瀝青屬 于凝膠型結構；介于其間的屬于溶-凝膠型結構。不同的工程也對瀝青的針入度指數有著 不同的要求：如用作膠粘劑，要求 PI介于一22之間；用作涂料時，要求PI介于一25; 用作灌縫材料，要求PI介于31之間；路用瀝青一般要求PI>-2o 3、延展性延展性是指瀝青在受到外力的拉伸作用時，產生變形而不破壞（出現裂縫或斷開）、除去外力后仍能

8、保持變形后形狀不變的性質， 它反映瀝青受力時所能承受的塑性變形的能力。 瀝青之所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上決定于瀝青的延展性。通常用延度作為延展性指標。其試驗方法是：將瀝青試樣制成最小斷面面積為1cm2的8字形標準試件，在規定拉伸速度和規定溫度下拉斷時的長度（以cm計）稱為延度，如圖6刀所示。瀝青的延度采用延度儀來測度，常用的試驗溫度有25c和15C。瀝青的針入度、軟化點和延度，被稱為瀝青的三大技術指標。4、大氣穩定性大氣穩定性是指石油瀝青在大氣綜合因素（熱、陽光、氧氣和潮濕等）長期作用下抵抗 老化的性能。大氣穩定性好的石油瀝青可以在長期使用中保持其原有性質。石油瀝青在熱、陽

9、光、氧氣和水分等因素的長期作用下，石油瀝青中代分子組分向高分 子組分轉化，即瀝青中油分和樹脂相對含量減少，地瀝青質逐漸增多，從而使石油瀝青的 塑性降低，粘度提高，逐漸變得脆硬，直至脆裂，失去使用功能，這個過程稱為老化。石油瀝青的大氣穩定性常以蒸發損失和蒸發后針入度比來評定。其測定方法是：先測定瀝青試樣的質量及其針人度，然后將試樣置于加熱損失試驗專用烘箱中，在160c下加熱蒸發5h,待冷卻后再測定其質量和針人度，再按下式計算其蒸發損失百分率和蒸發后針入度比：HTUX4 口工一八缶 蒸發前質量一蒸發后席量（公式6-1）（公式6-2） 瀝青耐久性蒸發損失百分率=忐.！：一磐.X100% 蒸發刖蕩里蒸

10、發后針入度比=蕾卷黑100% 蒸發刖針入度蒸發損失百分率愈小，蒸發后針人度比愈大，則表示瀝青大氣穩定性越好, 越高。5、安全性閃點（也稱閃火點）是指瀝青加熱揮發出可燃氣體，與火焰接觸閃火時的最低溫度。燃點（也稱著火點）是指瀝青加熱揮發出的可燃氣體和空氣混合， 與火焰接觸能持續燃 燒時的最低溫度。閃點和燃點的高低表明瀝青引起火災或爆炸的可能性的大小， 它關系到運輸、儲存和加 熱使用等方面的安全。例如，建筑石油瀝青閃點約230c.在熬制時一般溫度為185200C , 為安全起見，瀝青還應與火焰隔離。石油瀝青的技術標準石油瀝青的技術標準將瀝青劃分成不同的種類和標號（等級），以便選用。目前石油瀝 青主

11、要劃分為三大類：道路石油瀝青、建筑石油瀝青和普通石油瀝青。在對瀝青劃分等級時，是依據瀝青的針入度、延度、軟化點等指標。針入度是劃分瀝 青標號的主要指標。對于同一品種的石油瀝青，牌號越大，相應的粘性越小（針入度值越 大）、延展性越好（塑性越大）、感溫性越大（軟化點越低）。表6 T石油瀝青技術標準質量指標道路石油瀝青建筑石油瀝青普通石油瀝青200180140100甲100乙60甲60乙3010756555針入度(25 C ,100g,5s)(0.1mm)20130016120012116091120811205180418025401025756555延度(25C ,5cm/min)(cm), &

12、lt;一1001009060704031.521.51軟化點（環球法）（C）3045354538484252425245554555< 70< 95<60<80<100溶解度（三氯乙烯或苯），（）<99<99.5<98簿膜加熱試驗（163C,5h）質量損失（%）>1>1一針入度比（%）>50>60>60>65>65>70>70>65一閃點（C）<180<200<230<230<230<230<99<99<99石油瀝青牌號的簡易判斷方法

13、見表。石油瀝青牌號的簡易判斷方法牌號簡易鑒別方法牌號簡易鑒別方法140100質軟60用鐵錘敲，不碎，只父形30用鐵錘敲，變成較大的碎塊10用鐵錘敲，變成較小的碎 塊石油瀝青的選用選用石油瀝青時應根據工程性質（房屋、道路、防腐）、當地氣候條件、所處工程部位 （層面、地下）等因素來綜合考慮。由于高牌號瀝青比低牌號瀝青含油分多、抗老化能力 強，故在滿足要求的前提下，應盡量選用牌號高的石油瀝青，以保證有較長的使用年限。1）道路石油瀝青 道路石油瀝青又分為重交通石油瀝青、中輕交通石油瀝青、乳化石 油瀝青、液體石油瀝青和改性瀝青等。道路工程中選用瀝青材料應考慮交通量和氣候特點。 南方高溫地區宜選用高粘度的

14、石油瀝青，以保證夏季瀝青路面具有足夠的穩定性，不出現 車轍等；而北方寒冷地區宜選用低粘度的石油瀝青，以保證瀝青路面在低溫下仍具有一定 的變形能力，避免出現開裂。2）建筑石油瀝青 建筑石油瀝青針入度較小（粘性較大）、軟化點較高（耐熱性較好）， 但延伸度較小（塑性較小），主要用作制造油紙、油氈、防水涂料和瀝青嵌縫膏等。它們 絕大部分用于建筑屋面工程、地下防水工程、溝槽防水、防腐蝕工程及管道防腐工程等。使用時制成的瀝青膠膜較厚，增大了對溫度的敏感性；同時黑色瀝青表面又是好的吸熱體， 一般同一地區瀝青屋面的表面溫度比其他材料的都高；瀝青屋面達到的表面溫度比當地最 高氣溫高25c 30Co為避免夏季流淌

15、，一般屋面用瀝青材料的軟化點還應比本地區屋面最 高溫度高20c 25C,可選用10號或30號石油瀝青。例如武漢、長沙地區瀝青屋面溫度約 達68C,選用瀝青的軟化點應在90c左右，低了夏季易流淌；但也不宜過高，否則冬季低 溫易硬脆、甚至開裂。一些不易受溫度影響的部位、或氣溫較低的地區，如地下防水防潮 層等，可選用牌號較高的瀝青，如60號或100號瀝青。所以，選用石油瀝青時要根據地區、 工程環境及要求而定。3）普通石油瀝青普通石油瀝青的含蠟量高達20%30%。當瀝青溫度達到軟化點時， 容易產生流淌現象；瀝青中石蠟的滲透還會使得瀝青粘結層的耐熱性和粘結力降低。故在 工程中一般不宜采用普通石油瀝青。瀝

16、青的摻配當某一牌號的石油瀝青不能滿足工程技術要求時，可采用兩種品牌的石油瀝青進行摻 配。在摻配時，為了防止摻配后瀝青膠體結構的破壞，應選用同產源的瀝青，即同屬石油 瀝青或同屬煤瀝青；但根據工程需要，有時也可以將建筑石油瀝青與道路石油瀝青摻合使 用。兩種瀝青摻配的比例可用下式估算。T _T 。產上某100% 式中Qi較軟石油瀝青用量（）;Q2較硬石油瀝青用量（）；Ti較軟石油瀝青軟化點（C）；T2較硬石油瀝青軟化點（C）；T3摻配后的石油瀝青軟化點（C）。煤瀝青煤瀝青是由煤干儲的產品（煤焦油）經再加工而獲得的。根據其在工程中應用要求的不 同，按稠度可分為軟煤瀝青（液體、半固體）和硬煤瀝青（固體）

17、兩大類。煤瀝青是由芳香族碳氫化合物及其氧、硫、碳的衍生物所組成的混合物，主要元素為C、 H、O、S和N,煤瀝青元素組成的特點是“碳氫比”較石油瀝青大得多。煤瀝青化學組分 的分析方法與石油瀝青相似，可分離為：油分、軟樹脂、硬樹脂、游離碳Ci和游離碳C2五個組分；其中油分中含有蔡、蔥、酚等有害物質，對其含量必須加以限制。煤瀝青與石油瀝青相比，在技術性質上存在下列差異：溫度穩定性較低；與礦質集料的 粘附性較好；氣候穩定性較差，老化快；耐腐蝕性強，可用于木材等的表面防腐處理等。煤瀝青的技術指標主要包括：粘度、蒸儲試驗、含水量、甲苯不溶物含量、蔡含量、酚含 量等。其中，粘度表示了煤瀝青的粘結性，是評價煤

18、瀝青質量最主要的指標，也是劃分煤 瀝青等級的依據，其測試方法與石油瀝青類似。煤瀝青的主要技術性質都比石油瀝青差， 在建筑工程上較少使用；但其抗腐性能好，故 適用于地下防水層或作防腐材料等。煤瀝青與石油瀝青的簡便鑒別方法見表。煤瀝青與石油瀝青的鑒別鑒別方法石油瀝青煤瀝吉密度1.0X03kg/m3 左右(1.251.28) xi03kg/m3燃燒煙少、無色、有松香味、兀母煙多、黃色、臭味大、后毒聲啞、有彈性、韌性好聲脆、韌性差顏色呈亮黑褐色呈濃黑色溶解易溶于煤油或汽油中,溶液呈棕黑色 難溶于煤油或汽油中,溶液呈黃綠色改性瀝青現代土木工程不僅要求瀝青具有較好的使用性能、還要求具有較長的使用壽命，但瀝

19、青 材料受環境影響較大、易老化。通過各種技術措施，在傳統瀝青材料中加入其它材料，來 進一步改善瀝青的性能，稱為改性瀝青。改性的目的在于提高瀝青材料的流變性能、延長 瀝青的耐久性等、改善瀝青與集料的粘附性；對應用與防水工程的瀝青來說，最重要改性 目的主要是前兩點。1）提高瀝青流變性能的途徑提高瀝青流變性的途徑很多，改性效果較好的有下列幾類改性劑：（ 1）樹脂類改性劑用作瀝青改性的樹脂主要是熱塑性樹脂，常用的有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、無規聚丙烯（APP）、酚醛樹脂、天然松香等。它們可以提高瀝青的粘度、改善高溫穩定性， 同時可增大瀝青的韌性；但對低溫性能的改善不明顯。（ 2）橡膠類改性劑橡膠

20、是瀝青的重要改性材料， 與瀝青具有較好的混溶性， 并能使瀝青具有橡膠的很多優點，如高溫變形小、低溫柔性好等。常用的橡膠類改性瀝青主要包括：氯丁橡膠改性瀝青、丁基橡膠改性瀝青、再生橡膠改性瀝青、丁苯橡膠改性瀝青等。其中，丁苯橡膠改性瀝青性能很好，可以顯著改善了瀝青的彈性、延伸率、高溫穩定性和低溫柔韌性、耐疲勞性和 耐老化等性能，主要用于制作防水卷材或防水涂料。（ 3）橡膠和樹脂共混類改性劑同時用橡膠和樹脂來改善石油瀝青的性質， 可使瀝青兼具橡膠和樹脂的特性， 且成本較 低。配制時，采用的原材料品種、配比、制作工藝不同，可以得到許多性能各異的產品， 主要有卷材、片材、密封材料等。（ 4）微填料類改

21、性劑為了提高瀝青的粘結性能和耐熱性， 減小瀝青的溫度敏感性， 通常加入一定數量的礦質 微填料。常用的有粉煤灰、火山灰、頁巖粉、滑石粉、石灰粉、云母粉、硅藻土等。（ 5）纖維類改性劑在瀝青中摻加各種纖維類物質，可顯著地瀝青的高溫穩定性、同時增加低溫抗拉強度。常用的纖維物質有：各種人工合成纖維（如聚乙烯纖維、聚酯纖維）和礦質石棉纖維等。2）延長瀝青耐久性的途徑目前提高瀝青耐久性方法， 主要是摻加一些較為昂貴的化學添加劑， 例如抗氧劑等； 但 使用抗氧劑前，必須通過試驗對其技術上的有效性進行鑒定。當前對提高瀝青耐久性最有效的添加劑為專用炭黑，炭黑經助劑預處理后，可配制“炭黑改性瀝青”。石油瀝青的三大

22、檢驗指標我國石油瀝青是根據瀝青的針入度（粘性）、延伸度（塑性）、軟化點（溫度穩定性） 三項主要指標來評定的，所以 石油瀝青的三項指標必須全部符合規定，才能明確 石油瀝青 的牌號。（1）石油瀝青針入度（粘性）粘稠石油瀝青的粘性是用針入度值來表示的。粘性是在外力作用下抵抗變形的性能。石油瀝青的牌號是以針入度的平均值來表示的。 如30號建筑石油瀝青就是用針入度為 2540的平均值。針入度的檢測是在 25c的溫度下和在5s的時間內，用荷重100 ± 0.1g 的標準，針垂直穿入瀝青的深度，稱為 石油瀝青的“針入度”，單位以1/10mm羨示。它在 某種程度上反映瀝青的硬度。數值越小瀝青越硬，粘

23、性愈大，則延伸度小，軟化點高。粘性的大小與組分及溫度有關。瀝青質含量較高，當樹脂適量、油質含量較少時，則 粘性較大；溫度升高時，則粘性隨之降低，反之則隨之增大。當針入度大于200以上的道路石油瀝青，已無法標出延伸度值。彈性體SBS改性瀝青防水卷材是以SBS侔乙烯一丁二烯一苯乙烯）熱塑性彈性體改性 瀝青為浸涂材料，以優質聚酯氈、玻纖氈、玻纖增強聚酯氈為胎基，以細砂、礦物粒料、 PE膜、鋁膜等為覆面材料，采用專用機械攪拌、研磨而成的彈性體改性瀝青防水卷材。塑性體APP改性瀝青防水卷材是以APP（無規聚丙烯）或APAO APO聚烯姓類聚合物） 改性瀝青為浸涂材料，以優質聚酯氈、玻纖氈、為胎基，以細砂、礦物粒 （片）料、PE膜為 覆面材料，采用先進工藝精制而成的塑性體改性瀝青防水卷材。（2）石油瀝青延伸度（塑性）塑性是指石油瀝青在外力作用時產生變形而不破壞的能力。石油瀝青的塑性與其組分有關，其中樹脂含量增加，則塑性隨之增高。溫度及瀝青膜層厚度也影響塑性，溫度升高， 塑性增大；瀝青的膜層愈厚，塑性愈大，當膜層薄至 1卜麗，塑性近于消失。在25c的常 溫下，瀝青的塑性很好。瀝青對振動沖擊荷載有一定承受能力，塑性較好的瀝青在產生裂 縫時，也會自行愈合。石油瀝青的延伸度愈大，塑性愈好，柔性和抗斷裂性能越好。彈性體SBS改性瀝青防水